DE112020004323T5 - Aftertreatment system including preheating oxidation catalyst - Google Patents

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Shirish S. Punde
Rayomand Dabhoiwala
James Nicholas Reynolds
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Cummins Emission Solutions Inc
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Abstract

Ein Nachbehandlungssystem zur Behandlung eines Abgases umfasst eine Abgasleitung, einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem vorwärmenden Oxidationskatalysators nachgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator und ein selektives katalytisches Reduktionssystem, das in der Abgasleitung nachgelagert des primären Oxidationskatalysators angeordnet ist. Eine Steuerung ist so konfiguriert, dass sie die Temperatur eines Abgases an einem Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems bestimmt. Als Reaktion darauf, dass die Temperatur unter einer Schwellentemperatur liegt, erzeugt die Steuerung ein Signal zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, das so konfiguriert ist, dass es bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den oder vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysator eingebracht werden, um die Temperatur des Abgases auf über die Schwellentemperatur zu erhöhen.An aftertreatment system for treating an exhaust gas includes an exhaust gas line, a preheating oxidation catalyst, a primary oxidation catalyst disposed downstream of the preheating oxidation catalyst, and a selective catalytic reduction system disposed in the exhaust gas line downstream of the primary oxidation catalyst. A controller is configured to determine the temperature of an exhaust gas at an inlet of the selective catalytic reduction system. In response to the temperature being below a threshold temperature, the controller generates a hydrocarbon induction signal configured to cause hydrocarbons to be inducted into or upstream of the preheating oxidation catalyst to raise the temperature of the exhaust gas to above increase the threshold temperature.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/900,220 , eingereicht am Freitag, 13. September 2019, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.The present application claims the benefit of the provisional U.S. Application No. 62/900,220 , filed Friday, September 13, 2019, the entire disclosure of which is hereby incorporated herein by reference.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Nachbehandlungssysteme und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Steuerung der Temperatur in einem Nachbehandlungssystem.The present disclosure relates generally to the field of aftertreatment systems, and more particularly to systems and methods for controlling temperature in an aftertreatment system.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Abgasnachbehandlungssysteme werden dazu verwendet, die von Verbrennungsmotoren erzeugten Abgase aufzunehmen und zu behandeln. Allgemein schließen Abgasnachbehandlungssysteme eine beliebige Anzahl mehrerer unterschiedlicher Komponenten zum Reduzieren des Anteils an schädlichen Abgasemissionen im Abgas ein. Bestimmte Abgasnachbehandlungssysteme für dieselgetriebene Verbrennungsmotoren schließen beispielsweise ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) ein, das einen Katalysator enthält, der so formuliert ist, dass er NOx (NO und NO2 in einem bestimmten Bruchteil) in Gegenwart von Ammoniak (NH3) in harmloses Stickstoffgas (N2) und Wasserdampf (H2O) umwandelt. Im Allgemeinen wird bei solchen Nachbehandlungssystemen ein Abgasreduktionsmittel (z. B. ein Dieselabgasfluid wie Harnstoff) in das SCR-System eingespritzt, um eine Ammoniakquelle bereitzustellen, und mit dem Abgas vermischt, um die NOx-Gase teilweise zu reduzieren. Die Reduktionsnebenprodukte des Abgases werden dann fließend an den Katalysator geleitet, der in das SCR-System eingeschlossen ist, um im Wesentlichen alle NOx-Gase in relativ harmlose Nebenprodukte zu zerlegen, die aus dem Nachbehandlungssystem ausgestoßen werden.Exhaust aftertreatment systems are used to receive and treat the exhaust gases produced by internal combustion engines. In general, exhaust aftertreatment systems include any number of different components for reducing the level of harmful exhaust emissions in the exhaust. For example, certain exhaust aftertreatment systems for diesel-powered internal combustion engines include a selective catalytic reduction (SCR) system that includes a catalyst formulated to reduce NO x (NO and NO 2 in a specified fraction) in the presence of ammonia (NH 3 ) into harmless nitrogen gas (N 2 ) and water vapor (H 2 O). Generally, in such aftertreatment systems, an exhaust reductant (e.g., a diesel exhaust fluid such as urea) is injected into the SCR system to provide a source of ammonia and mixed with the exhaust to partially reduce the NOx gases . The exhaust gas reduction byproducts are then flowed to the catalyst included in the SCR system to break down substantially all of the NOx gases into relatively harmless byproducts that are emitted from the aftertreatment system.

In bestimmten Situationen, zum Beispiel beim Kaltstart eines Motors, kann die Temperatur des Abgases zu niedrig sein, um das Reduktionsmittel wirksam zu zersetzen und Ammoniak zu erzeugen. Außerdem kann die SCR-Temperatur des SCR-Systems unter einer optimalen Betriebstemperatur des SCR-Systems liegen. Dies kann dazu führen, dass die katalytische Umwandlungseffizienz des SCR-Systems niedriger ist als die gewünschte katalytische Umwandlungseffizienz, was zu einer höheren Menge an NOx-Gasen in den Abgasen führt, die nach Durchlaufen des Nachbehandlungssystems in die Umwelt ausgestoßen werden, was unerwünscht ist.In certain situations, for example when starting an engine from cold, the temperature of the exhaust gas may be too low to effectively decompose the reductant and produce ammonia. In addition, the SCR temperature of the SCR system may be below an optimal operating temperature of the SCR system. This can result in the catalytic conversion efficiency of the SCR system being lower than the desired catalytic conversion efficiency, resulting in a higher amount of NOx gases in the exhaust gases being emitted into the environment after passing through the aftertreatment system, which is undesirable .

KURZDARSTELLUNGEXECUTIVE SUMMARY

Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren zum Erwärmen eines Abgases, das in ein Nachbehandlungssystem strömt, und insbesondere auf Nachbehandlungssysteme, die einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließen, der darin eingebrachte Kohlenwasserstoffe verbrennt, wenn die Temperatur des in das Nachbehandlungssystem eintretenden Abgases unter einer Schwellentemperatur liegt, um so die Temperatur des Abgases zu erhöhen.The embodiments described herein relate generally to systems and methods for heating an exhaust gas flowing into an aftertreatment system, and more particularly to aftertreatment systems that include a preheating oxidation catalyst that combusts hydrocarbons introduced therein when the temperature of the exhaust gas entering the aftertreatment system is below a threshold temperature so as to increase the temperature of the exhaust gas.

In einigen Ausführungsformen umfasst ein Nachbehandlungssystem zum Behandeln von Abgas, das durch einen Motor produziert wird: eine Abgasleitung, die zum Aufnehmen des Abgases konfiguriert ist; einen vorwärmenden Oxidationskatalysator; einen primären Oxidationskatalysator, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnet ist; ein SCR-System, das in der Abgasleitung nachgelagert des primären Oxidationskatalysators angeordnet ist; und eine Steuerung. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie: eine Temperatur des Abgases an einem Einlass des SCR-Systems bestimmt und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des SCR-Systems unter einer Schwellentemperatur liegt, einen Befehl zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen erzeugt, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt dass, Kohlenwasserstoffen in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht wird. Der vorwärmende Oxidationskatalysator ist so konfiguriert, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, um die Temperatur des Abgases über die Schwellentemperatur zu erhöhen.In some embodiments, an aftertreatment system for treating exhaust gas produced by an engine includes: an exhaust line configured to receive the exhaust gas; a preheating oxidation catalyst; a primary oxidation catalyst located downstream of the preheating oxidation catalyst; an SCR system arranged in the exhaust pipe downstream of the primary oxidation catalyst; and a controller. The controller is configured to: determine a temperature of the exhaust gas at an inlet of the SCR system and generate a command to introduce hydrocarbons in response to the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR system being below a threshold temperature, configured to cause hydrocarbons to be introduced into the preheating oxidation catalyst or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst. The preheating oxidation catalyst is configured to catalyze combustion of the injected hydrocarbons to increase the temperature of the exhaust gas above the threshold temperature.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung so konfiguriert, dass sie bewirkt, dass die Kohlenwasserstoffe als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, eingebracht werden.In some embodiments, the controller is configured to cause the hydrocarbons to be introduced in response to a temperature of the exhaust gas being greater than the preheating oxidation catalyst light-off temperature.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät, das betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie das Heizgerät selektiv aktiviert, wenn die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.In some embodiments, the aftertreatment system further includes a heater operably coupled to the preheating oxidation catalyst, wherein the controller is configured to selectively activate the heater when the temperature of the exhaust gas is less than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung ferner so konfiguriert, dass sie: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator einbringt.In some embodiments, the controller is further configured to: in response to the temperature of the exhaust gas reaching a primary oxidation catalyst light-off temperature but still being below the threshold temperature, inject hydrocarbons into the primary oxidation catalyst or into the exhaust gas between the preheating oxidation catalyst and the primary oxidation catalyst.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung ferner so konfiguriert, dass sie: als Reaktion auf den Anstieg der Temperatur des SCR-Systems auf oder über eine obere Schwellentemperatur, die größer als die Schwellentemperatur ist, die Einbringung der Kohlenwasserstoffe stoppt.In some embodiments, the controller is further configured to: stop introducing the hydrocarbons in response to the temperature of the SCR system increasing to or above an upper threshold temperature that is greater than the threshold temperature.

In einigen Ausführungsformen umfasst das SCR-System einen vorgelagerten Katalysator und einen nachgelagerten Katalysator, der nachgelagert des vorgelagerten Katalysators angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen umfasst der vorgelagerte Katalysator einen FeZ-Katalysator. In einigen Ausführungsformen umfasst der nachgelagerte Katalysator einen CuZ-Katalysator.In some embodiments, the SCR system includes an upstream catalyst and a downstream catalyst located downstream of the upstream catalyst. In some embodiments, the upstream catalyst comprises an FeZ catalyst. In some embodiments, the downstream catalyst comprises a CuZ catalyst.

In einigen Ausführungsformen werden die Kohlenwasserstoffe über eine in das Nachbehandlungssystem eingeschlossene Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe und/oder über den Motor eingebracht. In einigen Ausführungsformen weist der vorwärmende Oxidationskatalysator eine Anspringtemperatur auf, die niedriger ist als die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators.In some embodiments, the hydrocarbons are introduced via a hydrocarbon introduction assembly included in the aftertreatment system and/or via the engine. In some embodiments, the preheating oxidation catalyst has a light-off temperature that is lower than the light-off temperature of the primary oxidation catalyst.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner Folgendes: einen ersten Kohlenwasserstoffinjektor, der vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators angeordnet ist; und einem zweiten Kohlenwasserstoffinjektor, der zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator angeordnet ist.In some embodiments, the aftertreatment system further includes: a first hydrocarbon injector positioned upstream of the preheating oxidation catalyst; and a second hydrocarbon injector positioned between the preheating oxidation catalyst and the primary oxidation catalyst.

In einigen Ausführungsformen, ein Verfahren zum Steuern der Vorgänge eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator und ein dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnetes SCR-System umfasst, das Verfahren umfassend: Bestimmen, durch eine Steuerung, einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des SCR-Systems; und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des SCR-Systems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen, durch die Steuerung, eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht werden, wobei der vorwärmenden Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, um eine Temperatur des Abgases so zu erhöhen, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.In some embodiments, a method for controlling the operations of an aftertreatment system that includes a preheating oxidation catalyst, a primary oxidation catalyst downstream of the primary oxidation catalyst, and an SCR system downstream of the primary oxidation catalyst, the method comprising: determining, by a controller, a temperature the exhaust gas at an inlet of the SCR system; and in response to the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR system being below a threshold temperature, generating, by the controller, a hydrocarbon injection command configured to cause hydrocarbons to flow into the preheating oxidation catalyst or are introduced into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst, wherein the preheating oxidation catalyst is configured to catalyze combustion of the injected hydrocarbons to increase a temperature of the exhaust gas to be above the threshold temperature.

In einigen Ausführungsformen wird das Einbringen der Kohlenwasserstoffe durch die Steuerung bewirkt, wenn die Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.In some embodiments, the controller causes the introduction of the hydrocarbons when the temperature of the exhaust gas is greater than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät, das betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bewirken der Aktivierung des Heizgeräts durch die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.In some embodiments, the aftertreatment system further comprises a heater operably coupled to the preheating oxidation catalyst, and the method further comprises: causing the controller to activate the heater in response to the temperature of the exhaust gas being lower than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Bewirken der Einbringung der Kohlenwasserstoffe, durch die Steuerung, in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator.In some embodiments, the method further comprises: in response to the temperature of the exhaust gas reaching a light-off temperature of the primary oxidation catalyst but still being below the threshold temperature, causing the introduction of the hydrocarbons, through the controller, into the primary oxidation catalyst or into the Exhaust gas between the preheating oxidation catalyst and the primary oxidation catalyst.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des selektiven katalytischen Reduktionssystems so ansteigt, dass sie gleich oder größer als eine obere Schwellentemperatur ist, die größer als die Schwellentemperatur ist, das Unterbrechen des Einbringens der Kohlenwasserstoffe durch die Steuerung.In some embodiments, the method further comprises: in response to the temperature of the selective catalytic reduction system increasing to be equal to or greater than an upper threshold temperature that is greater than the threshold temperature, the controller discontinuing the introduction of the hydrocarbons .

In einigen Ausführungsformen ist eine Steuerung für das Steuern der Vorgänge eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator und ein dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnetes SCR-System umfasst, konfiguriert, um: eine Temperatur des Abgases an einem Einlass des SCR-Systems zu bestimmen; und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des SCR-Systems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht werden, wobei der vorwärmenden Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, um eine Temperatur des Abgases so zu erhöhen, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.In some embodiments, a controller for controlling operations of an aftertreatment system, including a preheating oxidation catalyst, a primary oxidation catalyst downstream of the primary oxidation catalyst, and an SCR system downstream of the primary oxidation catalyst, is configured to: a temperature of the exhaust gas at an inlet of the SCR system; and in response to the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR system being below a threshold temperature, generating a hydrocarbon injection command configured to cause hydrocarbons to inject into the front warming oxidation catalyst or in the exhaust gas upstream of the prewarming oxidation catalyst, wherein the prewarming oxidation catalyst is configured to catalyze combustion of the injected hydrocarbons to increase a temperature of the exhaust gas to be above the threshold temperature.

In einigen Ausführungsformen erzeugt die Steuerung den Befehl zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Abgases über der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators liegt.In some embodiments, the controller generates the command to inject hydrocarbons in response to a temperature of the exhaust gas being above the preheating oxidation catalyst light-off temperature.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät, das betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie: das Heizgerät als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, selektiv aktiviert.In some embodiments, the aftertreatment system further includes a heater operably coupled to the preheating oxidation catalyst, and wherein the controller is further configured to: the heater in response to the temperature of the exhaust gas being lower than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst , selectively activated.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung ferner so konfiguriert, dass sie als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, das Einbringen der Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator bewirkt.In some embodiments, the controller is further configured to, in response to the temperature of the exhaust gas reaching a primary oxidation catalyst light-off temperature but still being below the threshold temperature, reducing the introduction of the hydrocarbons into the primary oxidation catalyst or into the exhaust gas between the causes preheating oxidation catalyst and the primary oxidation catalyst.

Es sei darauf hingewiesen, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und weiterer Konzepte, die nachfolgend eingehender erörtert werden (vorausgesetzt, dass diese Konzepte nicht gegenseitig unvereinbar sind), als Teil des hierin offenbarten Erfindungsgegenstandes betrachtet werden können. Insbesondere werden alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands betrachtet.It should be understood that any combination of the above concepts and other concepts discussed in more detail below (provided that such concepts are not mutually incompatible) may be considered part of the subject matter disclosed herein. In particular, all combinations of claimed subject matter listed at the end of this disclosure are considered part of the inventive subject matter disclosed herein.

Figurenlistecharacter list

Die vorstehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche deutlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen sind. In dem Bewusstsein, dass diese Zeichnungen lediglich einige Ausführungsformen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzumfangs zu betrachten sind, wird die Offenbarung unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben.

  • 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließt, gemäß einer Ausführungsform.
  • 2 sind Diagramme, welche Temperaturen eines Abgases zeigen, das von einem Motor beim Kaltstart ausgestoßen wurde, das ohne Vorwärmen des Abgases (Baseline SM) und das mit Vorwärmen durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC + SM) zu einem nachgelagerten SCR-System strömt.
  • 3 sind Diagramme, welche Temperaturen eines Abgases zeigen, das von einem Motor beim Warmstart ausgestoßen wurde, das ohne Vorwärmen des Abgases (Baseline SM) und das mit Vorwärmen durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC + SM) zu einem nachgelagerten SCR-System strömt.
  • 4 sind Diagramme, die den Anstieg der SCR-Einlasstemperatur im Laufe der Zeit durch ein Abgas zeigen, das von einem Motor beim Kaltstart ausgestoßen wurde, ohne dass das Abgas vorgewärmt wurde (A1), und mit dem Abgas, das durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgewärmt wurde (A5).
  • 5 sind Diagramme, die den Anstieg der SCR-Einlasstemperatur im Laufe der Zeit durch ein Abgas zeigen, das von einem Motor beim Warmstart ausgestoßen wurde, ohne dass das Abgas vorgewärmt wurde (A1), und mit dem Abgas, das durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgewärmt wurde (A5).
  • 6 ist ein Balkendiagramm, das die NOx-Menge zeigt, die von einem Endrohr eines Nachbehandlungssystems (ATS) emittiert wird, das den vorwärmenden Oxidationskatalysator nicht einschließt (herkömmliches ATS), eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließt (ccDOC + herkömmliches ATS), und eines Nachbehandlungssystems, das den vorwärmenden Oxidationskatalysator und ein Heizgerät einschließt, das betriebsfähig mit dem Oxidationskatalysator gekoppelt ist (2 kW Heizgerät + ccDOC + herkömmliches ATS).
  • 7 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der Temperatur in einem Nachbehandlungssystem gemäß einer Ausführungsform.
The foregoing and other features of the present disclosure will become more apparent from the following description and appended claims when read in conjunction with the accompanying drawings. With the understanding that these drawings represent only some embodiments according to the disclosure and therefore should not be considered as limiting the scope of the disclosure, the disclosure will be described in more detail using the accompanying drawings.
  • 1 12 is a schematic illustration of an aftertreatment system including a preheating oxidation catalyst, according to one embodiment.
  • 2 are graphs showing temperatures of an exhaust gas emitted from an engine at cold start, flowing without exhaust gas preheating (Baseline SM) and with preheating through a preheating oxidation catalyst (ccDOC + SM) to a downstream SCR system.
  • 3 are graphs showing temperatures of an exhaust gas emitted from an engine at hot start, flowing without exhaust gas preheating (Baseline SM) and with preheating through a preheating oxidation catalyst (ccDOC + SM) to a downstream SCR system.
  • 4 are graphs showing the increase in SCR inlet temperature over time by an exhaust gas emitted from an engine at cold start without the exhaust gas being preheated (A1) and with the exhaust gas preheated by the preheating oxidation catalyst (A5).
  • 5 are graphs showing the increase in SCR inlet temperature over time by an exhaust gas emitted from an engine at hot start without the exhaust gas being preheated (A1) and with the exhaust gas preheated by the preheating oxidation catalyst (A5).
  • 6 Figure 12 is a bar graph showing the amount of NOx emitted from a tailpipe of an aftertreatment system (ATS) not including the preheated oxidation catalyst (conventional ATS), an aftertreatment system including a preheated oxidation catalyst ( ccDOC + conventional ATS), and an aftertreatment system that includes the preheating oxidation catalyst and a heater operably coupled to the oxidation catalyst (2 kW heater + ccDOC + conventional ATS).
  • 7 12 is a schematic flow diagram of a method for controlling temperature in an aftertreatment system according to one embodiment.

In der gesamten folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die veranschaulichenden Ausführungen, die in der ausführlichen Beschreibung, in den Zeichnungen und Ansprüchen beschrieben sind, sind nicht als einschränkend zu verstehen. Es können auch andere Ausführungen verwendet und andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung, wie sie allgemein hierin beschrieben und in den Figuren veranschaulicht sind, in vielen unterschiedlichen Konfigurierungen angeordnet, ersetzt, kombiniert und gestaltet werden können, die alle ausdrücklich in Betracht gezogen und zum Bestandteil dieser Offenbarung gemacht werden.Throughout the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings. In the drawings, similar symbols typically identify similar components unless the context otherwise pretends. The illustrative embodiments described in the detailed description, drawings, and claims are not to be taken in a limiting sense. Other implementations may be used and other changes may be made without departing from the spirit or scope of the subject matter presented herein. It should be understood that the aspects of the present disclosure, as generally described herein and illustrated in the figures, may be arranged, substituted, combined, and configured in many different configurations, all of which are expressly contemplated and incorporated by reference in this disclosure .

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren zum Erwärmen eines Abgases, das in ein Nachbehandlungssystem strömt, und insbesondere auf Nachbehandlungssysteme, die einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließen, der darin eingebrachte Kohlenwasserstoffe verbrennt, wenn die Temperatur des in das Nachbehandlungssystem eintretenden Abgases unter einer Schwellentemperatur liegt, um so die Temperatur des Abgases zu erhöhen.The embodiments described herein relate generally to systems and methods for heating an exhaust gas flowing into an aftertreatment system, and more particularly to aftertreatment systems that include a preheating oxidation catalyst that combusts hydrocarbons introduced therein when the temperature of the exhaust gas entering the aftertreatment system is below a threshold temperature so as to increase the temperature of the exhaust gas.

Nachbehandlungssysteme, die einen ultraniedrigen NOx-Ausstoß am Endrohr des Nachbehandlungssystems erreichen können (z. B. eine Reduzierung der NOx-Gase um mehr als 50-75 %), sind wünschenswert, um die künftigen Emissionsvorschriften für Dieselmotoren zu erfüllen. Einer der größten Engpässe bei der Einhaltung der Vorschriften für ultraniedrige NOx-Werte besteht darin, dass herkömmliche SCR-Systeme nicht in der Lage sind, NOx bei niedrigen Temperaturen umzuwandeln, zum Beispiel bei Temperaturen von weniger als 175 Grad Celsius. Aufgrund der geringen Aktivität herkömmlicher SCR-Systeme bei niedrigen Temperaturen werden beim Kaltstart am Endrohr erhebliche NOx-Emissionen freigesetzt, d. h. wenn das Abgas eines Motors emittiert wird, der nach einer gewissen Zeit im kalten Zustand gestartet wird. Um die Vorschriften für ultraniedrige NOx-Werte zu erfüllen, ist im Vergleich zu den geltenden Endrohr-NOx-Vorschriften eine mehr als 50-75 %ige Endrohr-NOx-Reduzierung erforderlich. Die künftigen Vorschriften verlangen jedoch auch niedrigere Treibhausgasemissionen (z. B. CO2). Aftertreatment systems that can achieve ultra-low NOx emissions at the aftertreatment system tailpipe (e.g., greater than 50-75 % reduction in NOx gases) are desirable to meet future diesel engine emissions regulations. One of the major bottlenecks in meeting ultra-low NO x regulations is the inability of conventional SCR systems to convert NO x at low temperatures, for example temperatures below 175 degrees Celsius. Due to the low activity of conventional SCR systems at low temperatures, considerable NOx emissions are released at the tailpipe during a cold start, ie when the exhaust gas of an engine is emitted which is started after a certain period of time in a cold state. More than 50-75% tailpipe NOx reduction compared to current tailpipe NOx regulations is required to meet ultra-low NOx regulations. However, future regulations will also require lower greenhouse gas (e.g. CO 2 ) emissions.

Es wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um die Anforderungen an extrem niedrige NOx-Werte zu erfüllen und die Regeneration von Filtern (z. B. Dieselpartikelfiltern), die in Nachbehandlungssystemen eingeschlossen sind, zu erfüllen. Dies schließt zum Beispiel ein, dass die Außentemperaturen des Motors erhöht werden, indem die Kraftstoffmenge, die im Motor verbrannt wird, erhöht wird (z. B. indem der Motor unter fetten Bedingungen betrieben wird), um das SCR-System schneller aufzuheizen und die Effizienz der NOx-Umwandlung zu erhöhen. Dieser Ansatz verringert jedoch die Kraftstoffeffizienz, da eine größere Kraftstoffmenge im Motor verbrannt werden muss, um die Abgastemperatur des Motors zu erhöhen, und erhöht außerdem die CO2-Emissionen.Various solutions have been proposed to meet ultra-low NOx requirements and to accommodate the regeneration of filters (e.g., diesel particulate filters) included in aftertreatment systems. This includes, for example, increasing the engine's external temperatures by increasing the amount of fuel burned in the engine (e.g. by running the engine under rich conditions) to heat up the SCR system more quickly and the To increase the efficiency of NO x conversion. However, this approach decreases fuel efficiency as more fuel has to be burned in the engine to increase the engine exhaust gas temperature, and also increases CO 2 emissions.

Ein anderer Ansatz schließt die Verringerung der dem SCR-System vorgelagerten thermischen Masse ein, was möglicherweise andere Architekturen als bei herkömmlichen Nachbehandlungssystemen erfordert. Ein Ansatz schließt zum Beispiel ein, den vorgelagerten Filter zu entfernen und den Filter nach dem SCR-System zu positionieren. Diese Art von Architektur weist jedoch erhebliche Nachteile in Bezug auf die Regenerationsintervalle des Filters auf, da die Anordnung des SCR-Systems vor dem Filter das gesamte NOx verbraucht, was zu einer minimalen bis gar keiner passiven Rußoxidation führt. Dies führt zu häufigen rußbedingten Regenerationsereignissen. Auf ähnliche Weise bestehen auch bei anderen Architekturen, die eine Verringerung der thermischen Masse vor dem SCR-System vorsehen, in der Regel erhebliche Kompromisse, was ihre Umsetzung erschwert. Ein externes Heizgerät kann betriebsfähig an das SCR-System gekoppelt werden, um dessen Temperatur beim Anlassen des Motors zu erhöhen, was jedoch den Leistungsverbrauch und die Komplexität des Nachbehandlungssystems erhöht.Another approach involves reducing the thermal mass upstream of the SCR system, which may require different architectures than traditional aftertreatment systems. For example, one approach includes removing the upstream filter and positioning the filter after the SCR system. However, this type of architecture has significant disadvantages in terms of filter regeneration intervals, as placing the SCR system upstream of the filter consumes all NOx , resulting in minimal to no passive soot oxidation. This leads to frequent soot-related regeneration events. Similarly, other architectures that reduce thermal mass in front of the SCR system typically have significant trade-offs that make them difficult to implement. An external heater can be operably coupled to the SCR system to increase its temperature during engine cranking, but this increases power consumption and complexity of the aftertreatment system.

Das Hauptziel dieser Ansätze ist es, ultraniedrige NOx-Werte am Endrohr zu erreichen (z. B. eine NOx-Reduktion von mehr als 75 %), und zwar während einem instationären Zyklus, d. h. wenn das Abgas eine Temperatur aufweist, die niedriger ist als eine optimale Betriebstemperatur des SCR-Systems (z. B. weniger als etwa 175 Grad Celsius). Dieses Abgas mit niedriger Temperatur wird im Allgemeinen vom Motor während der ersten 400-500 Sekunden der Kalt- und Warmlaufzyklen des Bundesprüfverfahrens (FTP) ausgestoßen und führt dazu, dass etwa 90-95 % einer anfänglichen NOx-Menge, die im Abgas eingeschlossen ist, das in das Nachbehandlungssystem eintritt, in die Umwelt ausgestoßen werden. Der Grund dafür ist, dass das SCR-System bei diesen Temperaturen nicht aktiv ist und das Reduktionsmittel aufgrund der niedrigen Temperatur in den ersten Sekunden des Kalt- und Warmzyklus nicht dosiert werden kann. Wie hierin bereits beschrieben, weisen herkömmliche Ansätze jedoch mehrere Nachteile auf, die ihre Durchführbarkeit einschränken.The main goal of these approaches is to achieve ultra-low tailpipe NOx values (eg, more than 75% NOx reduction) during a transient cycle, ie when the exhaust gas temperature is lower is than an optimal operating temperature of the SCR system (eg, less than about 175 degrees Celsius). This low temperature exhaust gas is generally emitted from the engine during the first 400-500 seconds of the Federal Test Procedure (FTP) cold and warm-up cycles and results in about 90-95% of an initial amount of NO x being trapped in the exhaust gas that enters the aftertreatment system are emitted to the environment. The reason for this is that the SCR system is not active at these temperatures and the reducing agent cannot be dosed in the first few seconds of the cold and warm cycle due to the low temperature. However, as described earlier herein, conventional approaches suffer from several disadvantages that limit their feasibility.

Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können einen oder mehrere Vorteile bereitstellen, die beispielsweise einschließen: (1) Erhöhen der Temperatur eines Abgases, das in ein SCR-System eintritt, auf eine optimale Temperatur für den Betrieb des SCR-Systems während der Übergangsphase durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, der dem SCR-Systems vorgelagert angeordnet ist; (2) Bereitstellen einer geringeren thermischen Masse vorgelagert zum SCR-System; (3) Ermöglichen einer einfachen Integration in bestehende Nachbehandlungssysteme; und (4) Bereitstellen von ultraniedrigen NOx-Emissionen an einem Endrohr des Nachbehandlungssystems während der Übergangsphase.Various embodiments of the systems and methods described herein may provide one or more benefits including, for example: (1) increasing the temperature of an exhaust gas entering an SCR system to an optimal temperature for operation of the SCR system during the transient phase by a preheated oxidation catalyst associated with the SCR system is arranged upstream; (2) providing less thermal mass upstream of the SCR system; (3) Allowing for easy integration into existing aftertreatment systems; and (4) providing ultra-low NOx emissions at a tailpipe of the aftertreatment system during the transient period.

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 100 ist so konfiguriert, dass es ein Abgas (z. B. ein Dieselabgas) von einem Motor 10 aufnimmt und Bestandteile des Abgases wie beispielsweise NOx-Gase, CO usw. zersetzt. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Reduktionsmittelspeichertank 110, eine Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112, ein SCR-System 150, einen primären Oxidationskatalysator 120, einen vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 und eine Steuerung 170 ein und kann optional auch eine Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114, einen Filter 130, einen Mischer 140 und einen Ammoniak-Oxidationskatalysator 160 einschließen. 1 10 is a schematic illustration of an aftertreatment system 100 according to one embodiment. The aftertreatment system 100 is configured to receive an exhaust gas (e.g., a diesel exhaust gas) from an engine 10 and decompose components of the exhaust gas such as NOx gases, CO, and so on. The aftertreatment system 100 includes a reductant storage tank 110, a reductant delivery assembly 112, an SCR system 150, a primary oxidation catalyst 120, a preheating oxidation catalyst 180, and a controller 170, and may optionally also include a hydrocarbon delivery assembly 114, a filter 130, a mixer 140, and an ammonia - Include oxidation catalyst 160.

Der Motor 10 kann ein Verbrennungsmotor sein, zum Beispiel ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, ein Erdgasmotor, ein Biodieselmotor, ein Zweistoffmotor, ein Alkoholmotor, ein E85-Motor oder jeder andere geeignete Verbrennungsmotor.The engine 10 may be an internal combustion engine, such as a diesel engine, a gasoline engine, a natural gas engine, a biodiesel engine, a dual fuel engine, an alcohol engine, an E85 engine, or any other suitable internal combustion engine.

Der Reduktionsmittelspeichertank 110 enthält ein Reduktionsmittel, das so formuliert ist, dass es die Reduktion der Abgasbestandteile (z. B. NOx-Gase) durch einen Katalysator, der in das SCR-System 150 eingeschlossen ist, ermöglicht. In Ausführungsformen, in denen das Abgas ein Dieselabgas ist, kann das Reduktionsmittel ein Dieselabgasfluid (DEF) einschließen, das Ammoniakquelle bereitstellt. Geeignete DEFs schließen Harnstoff, wässrige Harnstofflösungen oder jedes andere DEF ein (z. B. das DEF, das unter dem Handelsnahmen ADBLUE® erhältlich ist). In bestimmten Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung mit 32,5 % Harnstoff und 67,5 % entionisiertem Wasser ein. In anderen Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung mit 40 % Harnstoff und 60 % entionisiertem Wasser ein.The reductant storage tank 110 contains a reductant formulated to enable the reduction of exhaust constituents (eg, NOx gases) by a catalyst included in the SCR system 150 . In embodiments where the exhaust is a diesel exhaust, the reductant may include a diesel exhaust fluid (DEF) that provides an ammonia source. Suitable DEFs include urea, aqueous urea solutions, or any other DEF (e.g., the DEF available under the trade name ADBLUE®). In certain embodiments, the reductant includes an aqueous urea solution having 32.5% urea and 67.5% deionized water. In other embodiments, the reducing agent includes an aqueous urea solution having 40% urea and 60% deionized water.

Die Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112 ist strömungstechnisch mit dem Reduktionsmittelspeichertank 110 verbunden und so konfiguriert, dass sie das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelspeichertank 110 aufnimmt und das Reduktionsmittel in das Abgas einbringt, das durch das Nachbehandlungssystem 100 strömt, zum Beispiel vorgelagert des SCR-Systems 150.The reductant delivery assembly 112 is fluidly connected to the reductant storage tank 110 and configured to receive the reductant from the reductant storage tank 110 and introduce the reductant into the exhaust flowing through the aftertreatment system 100, for example, upstream of the SCR system 150.

Das SCR-System 150 ist so konfiguriert, dass es das durch das SCR-System 150 strömende Abgas (z. B. ein Dieselabgas) in Gegenwart von Ammoniak aufnimmt und behandelt. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt eine Abgasleitung 101 ein, die einen Abgasströmungsweg zum Weitergeben des Abgases definiert. Das SCR-System 150 ist innerhalb der Abgasleitung 101 positioniert. In einigen Ausführungsformen schließt die Abgasleitung 101 ein Einlassrohr 102 ein, das dem SCR-System 150 vorgelagert positioniert ist und dazu konfiguriert ist, Abgas von dem Motor 10 aufzunehmen und das Abgas an das SCR-System 150 weiterzugeben. Die Abgasleitung 101 kann auch ein Auslassrohr 104 zum Ausstoßen des behandelten Abgases in die Umgebung einschließen. Das Auslassrohr 104 kann mit einem Endrohr verbunden werden. In einigen Ausführungsformen kann das SCR-System 150 einen vorgelagerten Katalysator 152 (z. B. einen FeZ-Katalysator) und einen nachgelagerten Katalysator 154 (z. B. einen CuZ-Katalysator) einschließen.The SCR system 150 is configured to receive and treat the exhaust (eg, a diesel exhaust) flowing through the SCR system 150 in the presence of ammonia. The aftertreatment system 100 includes an exhaust manifold 101 that defines an exhaust gas flow path for propagating the exhaust gas. The SCR system 150 is positioned within the exhaust pipe 101 . In some embodiments, the exhaust line 101 includes an inlet pipe 102 positioned upstream of the SCR system 150 and configured to receive exhaust gas from the engine 10 and communicate the exhaust gas to the SCR system 150 . The exhaust line 101 may also include an outlet tube 104 for expelling the treated exhaust gas to atmosphere. The outlet pipe 104 can be connected to a tail pipe. In some embodiments, the SCR system 150 may include an upstream catalyst 152 (e.g., an FeZ catalyst) and a downstream catalyst 154 (e.g., a CuZ catalyst).

Ein primärer Oxidationskatalysator 120 (z. B. ein Dieseloxidationskatalysator) kann dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet und so konfiguriert sein, dass er unverbrannte Kohlenwasserstoffe oxidiert, die im Abgas vorhanden sein können. Ein Filter 130 (z. B. ein Dieselpartikelfilter) kann dem primären Oxidationskatalysator 120 nachgelagert und dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet sein und ist so konfiguriert, dass er im Abgas eingeschlossene Partikel (z. B. Ruß, Asche usw.) filtert. In einigen Ausführungsformen ist die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 so konfiguriert, dass sie Kohlenwasserstoffe vorgelagert des primären Oxidationskatalysators 120 in das Abgas einbringt. Der primäre Oxidationskatalysator 120 ist so konfiguriert, dass er die Verbrennung der Kohlenwasserstoffe katalysiert, um die Temperatur des Abgases auf eine Temperatur zu erhöhen, die ausreicht, um den Filter 130 und/oder das SCR-System 150 zu regenerieren.A primary oxidation catalyst 120 (eg, a diesel oxidation catalyst) may be disposed upstream of the SCR system 150 and configured to oxidize unburned hydrocarbons that may be present in the exhaust. A filter 130 (eg, a diesel particulate filter) may be located downstream of the primary oxidation catalyst 120 and upstream of the SCR system 150 and is configured to filter particulate matter (eg, soot, ash, etc.) trapped in the exhaust. In some embodiments, the hydrocarbon induction assembly 114 is configured to inject hydrocarbons into the exhaust upstream of the primary oxidation catalyst 120 . The primary oxidation catalyst 120 is configured to catalyze the combustion of the hydrocarbons to increase the temperature of the exhaust gas to a temperature sufficient to regenerate the filter 130 and/or the SCR system 150.

In einigen Ausführungsformen kann ein Mischer 140 dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet und so konfiguriert sein, dass er das Mischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas ermöglicht, bevor das Reduktionsmittel in das SCR-System 150 strömt. In einigen Ausführungsformen kann der Ammoniak-Oxidationskatalysator 160 dem SCR-System 150 nachgelagert angeordnet und so konfiguriert sein, dass er jegliches Ammoniak behandelt, das möglicherweise von dem SCR-System 150 nicht verbraucht wurde, d. h., dass er einen Ammoniakschlupf verhindert.In some embodiments, a mixer 140 may be located upstream of the SCR system 150 and configured to allow mixing of the reductant with the exhaust before the reductant flows into the SCR system 150 . In some embodiments, the ammonia oxidation catalyst 160 may be located downstream of the SCR system 150 and configured to treat any ammonia that may be produced by the SCR system 150 has not been consumed, ie it prevents ammonia slip.

Wie hierin bereits beschrieben, kann die Temperatur des Abgases in Übergangsphasen, z. B. während kalter oder warmer Motorzyklen, unter einer Schwellentemperatur liegen, zum Beispiel unter etwa 175 Grad Celsius. Bei solch niedrigen Temperaturen kann es sein, dass sich das Reduktionsmittel nicht vollständig zersetzt und das SCR-System 150 bei einer Temperatur arbeitet, bei der die katalytische Umwandlungseffizienz des SCR-Systems 150 deutlich niedriger ist als seine optimale katalytische Umwandlungseffizienz. Dies kann zu höheren NOx-Emissionen in den Abgasen führen, die aus dem Nachbehandlungssystem 100 ausgestoßen werden.As already described herein, the temperature of the exhaust gas in transient phases, e.g. B. during cold or warm engine cycles, below a threshold temperature, for example below about 175 degrees Celsius. At such low temperatures, the reductant may not fully decompose and the SCR system 150 may operate at a temperature where the catalytic conversion efficiency of the SCR system 150 is significantly lower than its optimal catalytic conversion efficiency. This can result in higher NO x emissions in the exhaust gases being expelled from the aftertreatment system 100 .

Um die Temperatur des Abgases während solcher Übergangsphasen zu erhöhen, schließt das Nachbehandlungssystem 100 auch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 ein, der dem primären Oxidationskatalysator 120 vorgelagert angeordnet ist. Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 kann ein beschichtetes Katalysatorsubstrat einschließen, beispielsweise einschließlich eines Metalls, eines Cordierits, eines Metallschaums oder eines anderen Substrats. In einigen Ausführungsformen kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 in dem Einlassrohr 102 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen ist die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 so konfiguriert, dass sie selektiv Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmende Oxidationskatalysators 180 einbringt.To increase the temperature of the exhaust gas during such transient periods, the aftertreatment system 100 also includes a preheating oxidation catalyst 180 located upstream of the primary oxidation catalyst 120 . The preheating oxidation catalyst 180 may include a coated catalyst substrate, including, for example, a metal, cordierite, metal foam, or other substrate. In some embodiments, the preheating oxidation catalyst 180 may be located in the intake pipe 102 . In some embodiments, the hydrocarbon induction assembly 114 is configured to selectively inject hydrocarbons into the preheating oxidation catalyst 180 or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst 180 .

In einigen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 einen ersten Kohlenwasserstoffinjektor (HC-Injektor) 116a einschließen, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 vorgelagert angeordnet ist, und kann optional auch einen zweiten HC-Injektor 116b einschließen, der dem vorwärmende Oxidationskatalysator 180 nachgelagert und dem primären Oxidationskatalysator 120 vorgelagert angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 so konfiguriert sein, dass sie dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 vorgelagert über den ersten HC-Injektor 116a Kohlenwasserstoffe in das Abgas einbringt. Die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 kann Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringen, wenn die Temperatur des Abgases an einem Einlass des SCR-Systems 150 (SCR-Einlasstemperatur), die von einem SCR-Temperatursensor 107 gemessen wird, unter einer Schwellentemperatur (z. B. unter etwa 175 Grad Celsius) liegt. In anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe über den Motor 10 bereitgestellt werden.In some embodiments, aftertreatment system 100 may include a first hydrocarbon (HC) injector 116a located upstream of preheating oxidation catalyst 180, and may optionally also include a second HC injector 116b located downstream of preheating oxidation catalyst 180 and primary oxidation catalyst 120 is arranged upstream. In some embodiments, the hydrocarbon induction assembly 114 may be configured to inject hydrocarbons into the exhaust upstream of the preheating oxidation catalyst 180 via the first HC injector 116a. The hydrocarbon introduction assembly 114 may introduce hydrocarbons into the preheating oxidation catalyst or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst 180 when the temperature of the exhaust gas at an inlet of the SCR system 150 (SCR inlet temperature) measured by an SCR temperature sensor 107 falls below a threshold temperature (eg, below about 175 degrees Celsius). In other embodiments, the hydrocarbons may be provided via engine 10 .

Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 ist so konfiguriert, dass er durch die Verbrennung der Kohlenwasserstoffe Wärme erzeugt, die das Abgas und damit auch das nachgelagerte SCR-System 150 erwärmt. Dies erhöht die katalytische Umwandlungseffizienz des SCR-Systems 150 und führt zu ultraniedrigen NOx-Emissionen auch während der Übergangsphasen des Motors 10 (z. B. beim Kaltstart oder Warmstart). Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 ist speziell dafür ausgelegt, Kohlenwasserstoffe bei niedrigeren Temperaturen zu verbrennen und Wärme zu erzeugen. Wenn Kohlenwasserstoffe (z. B. Dieselkraftstoff) über den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 eingespritzt werden, oxidiert der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 diese Kohlenwasserstoffe und erzeugt Wärme. Diese Wärme kann wiederum die nachgelagerten Komponenten der Abgasnachbehandlung, zum Beispiel das SCR-System 150, schneller erwärmen. Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 wird hauptsächlich dazu verwendet, die Wärme zum schnelleren Aufwärmen des nachgelagerten SCR-Systems 150 zu erzeugen, und ist so ausgelegt, dass er im Vergleich zum primären Oxidationskatalysator 120, der ausreichend Wärme zur Regeneration des Filters 130 erzeugen kann, z. B. wenn der Filter 130 mit Ruß gefüllt ist, nur eine begrenzte Wärmeerzeugung bereitstellt.The preheating oxidation catalyst 180 is configured to generate heat from the combustion of the hydrocarbons, which heats the exhaust gas and, in turn, the downstream SCR system 150 . This increases the catalytic conversion efficiency of the SCR system 150 and results in ultra-low NOx emissions even during engine 10 transient phases (e.g., cold start or warm start). The preheating oxidation catalyst 180 is specifically designed to burn hydrocarbons at lower temperatures and generate heat. When hydrocarbons (e.g., diesel fuel) are injected across the preheat oxidation catalyst 180, the preheat oxidation catalyst 180 oxidizes those hydrocarbons and generates heat. This heat, in turn, may heat downstream exhaust aftertreatment components, such as the SCR system 150, more quickly. The preheat oxidation catalyst 180 is primarily used to generate the heat to warm up the downstream SCR system 150 more quickly and is designed to generate e.g. B. when the filter 130 is filled with soot, provides only limited heat generation.

In einigen Ausführungsformen kann ein Turbolader 184 dem Nachbehandlungssystem 100 vorgelagert installiert sein, sodass das Abgas durch den Turbolader 184 strömt, bevor es den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 passiert und zum SCR-System 150 strömt. Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 bietet im Vergleich zum primären Oxidationskatalysator 120 den Vorteil einer geringeren thermischen Masse. Da der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 näher am Turbolader 184 angeordnet ist, kann der Wärmeverlust durch das Fallrohr vermieden werden und er kann speziell für die Wärmeerzeugung durch die Reaktion von Kohlenwasserstoffen ausgelegt werden. Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 weist auch eine niedrigere Anspringtemperatur (d. h. die Temperatur, bei welcher der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 die Kohlenwasserstoffe entzünden kann) als der primäre Oxidationskatalysator 120 auf, so dass der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 die Kohlenwasserstoffe bei einer niedrigeren Temperatur entzünden kann, zum Beispiel bei Temperaturen von weniger als etwa 175 Grad Celsius.In some embodiments, a turbocharger 184 may be installed upstream of the aftertreatment system 100 such that exhaust gas flows through the turbocharger 184 before passing through the preheating oxidation catalyst 180 and flowing to the SCR system 150 . The preheating oxidation catalyst 180 offers the advantage of lower thermal mass compared to the primary oxidation catalyst 120 . Because the preheating oxidation catalyst 180 is located closer to the turbocharger 184, heat loss through the downcomer can be avoided and it can be specifically designed to generate heat from the reaction of hydrocarbons. The preheated oxidation catalyst 180 also has a lower light-off temperature (i.e., the temperature at which the preheated oxidation catalyst 180 can ignite the hydrocarbons) than the primary oxidation catalyst 120 so that the preheated oxidation catalyst 180 can ignite the hydrocarbons at a lower temperature, for example at Temperatures less than about 175 degrees Celsius.

In einigen Ausführungsformen kann ein Heizgerät 182 (z. B. ein 2-kW-Heizgerät) betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 gekoppelt und so konfiguriert sein, dass es den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 selektiv erwärmt, beispielsweise wenn die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180. Die Verwendung des Heizgeräts 182 stellt den weiteren Vorteil bereit, dass die Kohlenwasserstoffe früher dosiert werden können, was eine bessere Kontrolle der NOx-Emissionen ermöglicht. Die Verwendung des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 ist der Verbrennung des Kraftstoffs im Motor 10 vorzuziehen, da die Verbrennung des Kraftstoffs über den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 im Vergleich zur Verbrennung des Kraftstoffs im Motor 10 in der Regel einen besseren thermischen Wirkungsgrad aufweist. In anderen Ausführungsformen kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 einen elektrisch beheizten Katalysator einschließen, der beispielsweise über elektrische Wicklungen verfügt, die zum Beheizen des Oxidationskatalysators konfiguriert sind.In some embodiments, a heater 182 (eg, a 2 kW heater) may be operably coupled to the preheating oxidation catalyst 180 and configured to provide the preheating selectively heats the warming oxidation catalyst 180, for example when the temperature of the exhaust gas is lower than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180. The use of the heater 182 provides the further advantage that the hydrocarbons can be dosed earlier, which allows for better control of NOx emissions allows. The use of the preheated oxidation catalyst 180 is preferable to combusting the fuel in the engine 10 because combusting the fuel over the preheated oxidation catalyst 180 is typically more thermally efficient than combusting the fuel in the engine 10 . In other embodiments, preheating oxidation catalyst 180 may include an electrically heated catalyst having, for example, electrical windings configured to heat the oxidation catalyst.

Im Einlassrohr 102 kann ein Temperatursensor 103 angeordnet sein, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des vom Motor 10 ausgestoßenen Abgases misst, zum Beispiel nachdem es den Turbolader 184 passiert hat. Der SCR-Temperatursensor 107 kann dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet sein, zum Beispiel zwischen dem SCR-System 150 und dem primären Oxidationskatalysator 120, und konfiguriert sein, um die SCR-Einlasstemperatur zu messen. Die Steuerung 170 ist betriebsmäßig mit der Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114, dem Temperatursensor 103 und dem SCR-Temperatursensor 107 verbunden. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 auch betriebsmäßig mit der Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112 gekoppelt sein. Die Steuerung 170 kann eine oder mehrere Komponenten einschließen, die so konfiguriert sind, dass sie die hierin beschriebenen Vorgänge der Steuerung 170 ausführen. Die Steuerung 170 kann zum Beispiel einen Prozessor einschließen (z. B. einen Mikroprozessor, einen Chip einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einen ASIC-Chip oder einen anderen geeigneten Prozessor), der mit einem Speicher kommunizieren kann (z. B. RAM, ROM oder ein anderes nicht-transitorisches computerlesbares Medium). Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er Anweisungen, Algorithmen, Befehle oder andere im Speicher gespeicherte Programme ausführt. Die Steuerung 170 kann auch ein oder mehrere Module oder Schaltungen einschließen, die für die Durchführung der verschiedenen Vorgänge der Steuerung 170 konfiguriert sind.A temperature sensor 103 may be disposed within intake manifold 102 and is configured to measure the temperature of exhaust gas discharged from engine 10 , for example after it has passed through turbocharger 184 . The SCR temperature sensor 107 may be located upstream of the SCR system 150, for example between the SCR system 150 and the primary oxidation catalyst 120, and configured to measure the SCR inlet temperature. The controller 170 is operatively connected to the hydrocarbon induction assembly 114 , the temperature sensor 103 and the SCR temperature sensor 107 . In some embodiments, the controller 170 may also be operatively coupled to the reductant injection assembly 112 . Controller 170 may include one or more components configured to perform the controller 170 operations described herein. For example, controller 170 may include a processor (e.g., microprocessor, programmable logic controller (PLC) chip, ASIC chip, or other suitable processor) that is capable of communicating with memory (e.g., RAM, ROM or other non-transitory computer-readable medium). The processor can be configured to execute instructions, algorithms, commands, or other programs stored in memory. Controller 170 may also include one or more modules or circuitry configured to perform the various operations of controller 170 .

Die Steuerung 170 ist so konfiguriert, dass sie die SCR-Einlasstemperatur des in das Nachbehandlungssystem 100 strömenden Abgases bestimmt. So kann die Steuerung 170 beispielsweise ein Temperatursignal vom SCR-Temperatursensor 107 empfangen und die SCR-Einlasstemperatur bestimmen. Als Reaktion darauf, dass die Temperatur unter der Schwellentemperatur liegt, kann die Steuerung 170 einen Befehl zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen erzeugen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden. Beispielsweise kann die Steuerung 170 die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 anweisen, Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einzubringen, beispielsweise über den ersten HC-Injektor 116a, oder dem Motor 10 befehlen, Kohlenwasserstoffe in das Abgas einzubringen, das in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 eintritt. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 so konfiguriert, dass sie die Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringt, als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180.The controller 170 is configured to determine the SCR inlet temperature of the exhaust gas flowing into the aftertreatment system 100 . For example, the controller 170 may receive a temperature signal from the SCR temperature sensor 107 and determine the SCR inlet temperature. In response to the temperature being below the threshold temperature, the controller 170 may generate a hydrocarbon induction command configured to cause hydrocarbons to be introduced into the prewarming oxidation catalyst 180 or into the exhaust gas upstream of the prewarming oxidation catalyst 180 will. For example, the controller 170 may instruct the hydrocarbon introduction assembly 114 to introduce hydrocarbons into the preheating oxidation catalyst 180 or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst 180, such as via the first HC injector 116a, or command the engine 10 to introduce hydrocarbons into the exhaust gas that is in the preheating oxidation catalyst 180 enters. In some embodiments, the controller 170 is configured to introduce the hydrocarbons into the preheating oxidation catalyst 180 or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst 180 in response to the temperature of the exhaust gas being greater than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180.

In einigen Ausführungsformen, in denen das Heizgerät 182 betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 gekoppelt ist, kann die Steuerung 170 betriebsmäßig mit dem Heizgerät 182 gekoppelt und so konfiguriert sein, dass sie das Heizgerät 182 als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases unter der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 liegt, selektiv aktiviert, um die Temperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 auf die Anspringtemperatur anzuheben.In some embodiments where the heater 182 is operatively coupled to the preheating oxidation catalyst 180, the controller 170 may be operatively coupled to the heater 182 and configured to turn on the heater 182 in response to the temperature of the exhaust gas being below the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180 is selectively activated to raise the temperature of the preheating oxidation catalyst 180 to the light-off temperature.

Die Vorwärmung des Abgases durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 erwärmt auch den primären Oxidationskatalysator 120. Sobald die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 erreicht, kann die Steuerung 170 auch die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 anweisen, Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator 120 oder in das Abgas vorgelagert des primären Oxidationskatalysators 120 einzubringen. Der primäre Oxidationskatalysator 120 verbrennt dann die Kohlenwasserstoffe, was zu einem weiteren Anstieg der Temperatur des Abgases und damit des SCR-Systems 150 führt.The preheating of the exhaust gas by the preheating oxidation catalyst 180 also heats the primary oxidation catalyst 120. Once the temperature of the exhaust gas reaches a light-off temperature of the primary oxidation catalyst 120, the controller 170 may also command the hydrocarbon induction assembly 114 to upstream hydrocarbons into the primary oxidation catalyst 120 or into the exhaust of the primary oxidation catalyst 120 to bring. The primary oxidation catalyst 120 then burns the hydrocarbons, which leads to a further increase in the temperature of the exhaust gas and thus the SCR system 150 .

Weitergehend kann in einigen Ausführungsformen das Nachbehandlungssystem 100 auch den ersten HC-Injektor 116a, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 vorgelagert angeordnet ist, und den zweiten HC-Injektor 116b, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 nachgelagert angeordnet ist, einschließen. Kohlenwasserstoffe zum Aufheizen des Abgases können vom Motor 10 oder über die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 über den ersten HC-Injektor 116a und in einigen Ausführungsformen auch über den zweiten HC-Injektor 116b eingebracht werden. Darüber hinaus können Kohlenwasserstoffe für die Verbrennung am primären Oxidationskatalysator 120 von der Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 über den zweiten HC-Injektor 116b eingebracht werden. Dem Abgas können alle geeigneten Kohlenwasserstoffe zugeführt werden, wie beispielsweise Diesel, Benzin, Propan, Erdgas usw. Die Einbringung von Kohlenwasserstoffen über den Motor 10 oder durch den ersten HC-Injektor 116a, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 vorgelagert ist, und durch den zweiten HC-Injektor 116b kann unabhängig voneinander oder in gegenseitiger Abhängigkeit erfolgen.Furthermore, in some embodiments, the aftertreatment system 100 can also have the first HC injector 116a, which is arranged upstream of the preheating oxidation catalyst 180, and the second HC injector 116b, which is arranged downstream of the preheating oxidation catalyst 180 is arranged include. Hydrocarbons for heating the exhaust may be introduced from the engine 10 or via the hydrocarbon introduction assembly 114 via the first HC injector 116a, and in some embodiments via the second HC injector 116b as well. Additionally, hydrocarbons for combustion at the primary oxidation catalyst 120 may be introduced by the hydrocarbon introduction assembly 114 via the second HC injector 116b. Any suitable hydrocarbons can be added to the exhaust, such as diesel, gasoline, propane, natural gas, etc. The introduction of hydrocarbons via the engine 10 or through the first HC injector 116a, which is upstream of the preheating oxidation catalyst 180, and through the second HC -Injector 116b can be independent or interdependent.

In einigen Ausführungsformen, in denen Kohlenwasserstoffe sowohl vorgelagert als auch nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden können, kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie die Kohlenwasserstoffeinbringung in Reaktion darauf einleitet, dass die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt. In solchen Ausführungsformen kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 näher am Turbolader 184 als am primären Oxidationskatalysator 120 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können Kohlenwasserstoffe sowohl vorgelagert als auch nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden (z. B. über den ersten und zweiten HC-Injektor 116a/b). In anderen Ausführungsformen können Kohlenwasserstoffe nur vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. über den ersten HC-Injektor 116a) eingebracht werden, beispielsweise wenn die Abgastemperatur höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180. In noch anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe nur nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180(z. B. über den zweiten HC-Injektor 116b) eingebracht werden, beispielsweise wenn Abgastemperatur höher ist als die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie das Zuführen von Kraftstoff stoppt, sobald die SCR-Einlasstemperatur gleich oder größer als eine obere Schwellentemperatur ist (z. B. größer als etwa 150 Grad Celsius bis 500 Grad Celsius).In some embodiments where hydrocarbons may be introduced both upstream and downstream of the preheating oxidation catalyst 180, the controller 170 may be configured to initiate hydrocarbon introduction in response to the SCR inlet temperature being below the threshold temperature. In such embodiments, the preheating oxidation catalyst 180 may be located closer to the turbocharger 184 than the primary oxidation catalyst 120 . In some embodiments, hydrocarbons may be introduced both upstream and downstream of the preheating oxidation catalyst 180 (eg, via the first and second HC injectors 116a/b). In other embodiments, hydrocarbons may only be introduced upstream of the preheating oxidation catalyst 180 (e.g., via the first HC injector 116a), such as when the exhaust gas temperature is greater than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180. In still other embodiments, the hydrocarbons may only be introduced downstream of the preheating oxidation catalyst 180 (e.g. via the second HC injector 116b), for example when exhaust gas temperature is higher than the light-off temperature of the primary oxidation catalyst 120. In some embodiments, the controller 170 may be configured to limit the supply of fuel stops once the SCR inlet temperature is equal to or greater than an upper threshold temperature (eg, greater than about 150 degrees Celsius to 500 degrees Celsius).

Wie hierin bereits beschrieben, kann die Kohlenwasserstoffeinbringung vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. über den Motor 10 oder durch den ersten HC-Injektor 116a durch die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114) auf der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 basieren. Die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 kann eine Temperatur sein, bei der etwa 50 % der in das Abgas eingebrachten Kohlenwasserstoffe durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 verbrannt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 in einem Bereich von etwa 125 Grad Celsius bis etwa 300 Grad Celsius liegen. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 so konfiguriert, dass sie die Kohlenwasserstoffeinbringung vorgelagert des oder auf dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 in Reaktion darauf einleitet, dass eine Einlasstemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. gemessen durch den Temperatursensor 103) oder die Betttemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 gleich oder größer als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 ist.As previously described herein, the hydrocarbon introduction upstream of the preheating oxidation catalyst 180 (e.g., via the engine 10 or through the first HC injector 116a through the hydrocarbon introduction assembly 114) may be based on the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180 . The light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180 may be a temperature at which approximately 50% of the hydrocarbons introduced into the exhaust gas are combusted by the preheating oxidation catalyst 180 . In some embodiments, the light-off temperature of preheating oxidation catalyst 180 may range from about 125 degrees Celsius to about 300 degrees Celsius. In some embodiments, controller 170 is configured to initiate hydrocarbon injection upstream of or on preheating oxidation catalyst 180 in response to a preheating oxidation catalyst 180 inlet temperature (e.g., measured by temperature sensor 103) or preheating bed temperature Oxidation catalyst 180 is equal to or greater than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 so konfiguriert, dass sie die Kohlenwasserstoffeinbringung nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 und vorgelagert des primären Oxidationskatalysators 120 (z. B. durch den zweiten HC-Injektor 116b über die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114) auf der Grundlage einer Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 einleitet. Beispielsweise kann die Steuerung 170 die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 anweisen, Kohlenwasserstoffe in das Abgas einzubringen, wenn die Einlasstemperatur des primären Oxidationskatalysators (z. B. gemessen von einem Sensor 109 für die Einlasstemperatur des primären Oxidationskatalysators) oder die Betttemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 gleich oder größer als die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 ist. Die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 ist eine Temperatur, bei welcher der primäre Oxidationskatalysator 120 in der Lage ist, etwa 50 % der in das Abgas eingebrachten Kohlenwasserstoffe zu verbrennen. In einigen Ausführungsformen kann die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 in einem Bereich von etwa 150 Grad Celsius bis etwa 400 Grad Celsius liegen.In some embodiments, the controller 170 is configured to adjust hydrocarbon injection downstream of the preheating oxidation catalyst 180 and upstream of the primary oxidation catalyst 120 (e.g., through the second HC injector 116b via the hydrocarbon injection assembly 114) based on a primary oxidation catalyst light-off temperature 120 initiates. For example, the controller 170 may instruct the hydrocarbon induction assembly 114 to inject hydrocarbons into the exhaust when the primary oxidation catalyst inlet temperature (eg, as measured by a primary oxidation catalyst inlet temperature sensor 109) or the bed temperature of the primary oxidation catalyst 120 is equal to or greater than is the light-off temperature of the primary oxidation catalyst 120 . The light-off temperature of the primary oxidation catalyst 120 is a temperature at which the primary oxidation catalyst 120 is able to burn approximately 50% of the hydrocarbons introduced into the exhaust gas. In some embodiments, the light-off temperature of the primary oxidation catalyst 120 may range from about 150 degrees Celsius to about 400 degrees Celsius.

Wie hierin bereits beschrieben, kann, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 unter seiner Anspringtemperatur liegt, die Steuerung 170 dazu konfiguriert sein, das Heizgerät 182 zu aktivieren, um so den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 zu erhitzen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie das Heizgerät 182 aktiviert, wenn die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt. Die Steuerung 170 kann so konfiguriert werden, dass sie das Heizgerät 182 deaktiviert, wenn die SCR-Einlasstemperatur gleich oder größer als die obere Schwellentemperatur ist.As described earlier herein, in response to a temperature of the preheating oxidation catalyst 180 being below its light-off temperature, the controller 170 may be configured to activate the heater 182 so as to heat the preheating oxidation catalyst 180 . In some embodiments, the controller 170 may be configured to activate the heater 182 when the SCR inlet temperature is below the threshold temperature. The controller 170 can be configured to disable the heater 182 when the SCR On let temperature is equal to or greater than the upper threshold temperature.

In einigen Ausführungsformen, in denen das Nachbehandlungssystem 100 so konfiguriert ist, dass es Kohlenwasserstoffe sowohl vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. über den Motor 10 oder den ersten HC-Injektor 116a) als auch nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. über den zweiten HC-Injektor 116b) einbringt und auch das Heizgerät 182 einschließt, kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie selektiv und unabhängig voneinander: (a) Kohlenwasserstoffe vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringen; (b) Kohlenwasserstoffe nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringen; und/oder (c) das Heizgerät 182 aktivieren, wenn die SCR-Einlasstemperatur unter dem Temperaturschwellenwert liegt. In anderen Ausführungsformen können die Einbringung der Kohlenwasserstoffe vorgelagert und/oder nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 und die Aktivierung des Heizgeräts 182 in Abhängigkeit voneinander durchgeführt werden.In some embodiments where the aftertreatment system 100 is configured to inject hydrocarbons both upstream of the preheating oxidation catalyst 180 (e.g., via the engine 10 or the first HC injector 116a) and downstream of the preheating oxidation catalyst 180 (e.g via the second HC injector 116b) and also includes the heater 182, the controller 170 may be configured to selectively and independently: (a) introduce hydrocarbons upstream of the preheating oxidation catalyst 180; (b) introducing hydrocarbons downstream of the preheating oxidation catalyst 180; and/or (c) activate the heater 182 when the SCR inlet temperature is below the temperature threshold. In other embodiments, the introduction of the hydrocarbons upstream and/or downstream of the preheating oxidation catalyst 180 and the activation of the heater 182 may be performed in a dependent manner.

Die Aktivierung oder Deaktivierung jedes der vorstehend genannten Elemente kann auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren basieren: SCR-Einlasstemperatur, Einlass- oder Betttemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, Einlass- oder Betttemperatur des primären Oxidationskatalysators, Stromrate des Abgases, Sauerstoffkonzentration im Abgas usw. In einigen Ausführungsformen kann das Heizgerät 182 ohne Einbringen von Kohlenwasserstoffen aktiviert werden. In anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe vorgelagert oder nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden, ohne das Heizgerät 182 zu aktivieren.Activation or deactivation of each of the above items may be based on one or more of the following factors: SCR inlet temperature, preheating oxidation catalyst inlet or bed temperature, primary oxidation catalyst inlet or bed temperature, flow rate of the exhaust gas, oxygen concentration in the exhaust gas, etc. In some In embodiments, heater 182 may be activated without introducing hydrocarbons. In other embodiments, the hydrocarbons may be introduced upstream or downstream of the preheating oxidation catalyst 180 without activating the heater 182 .

In einigen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 nur dazu konfiguriert sein, Kohlenwasserstoffe vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einzubringen, zum Beispiel über den Motor 10 oder den ersten HC-Injektor 116a durch die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114, und der zweite HC-Injektor 116b ist ausgeschlossen. In solchen Ausführungsformen kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 näher am primären Oxidationskatalysator 120 als am Turbolader 184 angeordnet sein. Die Steuerung 170 kann so konfiguriert sein, dass sie Kohlenwasserstoffe vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringt und/oder das Heizgerät 182 unabhängig voneinander oder in Abhängigkeit voneinander aktiviert, wenn die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt. Die Steuerung 170 kann auch so konfiguriert werden, dass sie das Heizgerät 182 und/oder die Kohlenwasserstoffeinbringung unabhängig voneinander oder in Abhängigkeit voneinander deaktiviert, wenn die SCR-Einlasstemperatur gleich oder größer als die obere Schwellentemperatur ist. Die Aktivierung oder Deaktivierung jedes der vorstehend genannten Elemente kann auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren basieren: SCR-Einlasstemperatur, Einlass- oder Betttemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, Einlass- oder Betttemperatur des primären Oxidationskatalysators, Stromrate des Abgases, Sauerstoffkonzentration im Abgas usw.In some embodiments, the aftertreatment system 100 may only be configured to induct hydrocarbons upstream of the preheating oxidation catalyst 180, for example via the engine 10 or the first HC injector 116a through the hydrocarbon induction assembly 114 and the second HC injector 116b is excluded. In such embodiments, the preheating oxidation catalyst 180 may be located closer to the primary oxidation catalyst 120 than to the turbocharger 184 . The controller 170 may be configured to introduce hydrocarbons upstream of the preheating oxidation catalyst 180 and/or activate the heater 182 independently or dependently on each other when the SCR inlet temperature is below the threshold temperature. The controller 170 may also be configured to independently or dependently disable the heater 182 and/or hydrocarbon injection when the SCR inlet temperature is equal to or greater than the upper threshold temperature. The activation or deactivation of each of the above elements may be based on one or more of the following factors: SCR inlet temperature, preheating oxidation catalyst inlet or bed temperature, primary oxidation catalyst inlet or bed temperature, flow rate of the exhaust gas, oxygen concentration in the exhaust gas, etc.

Die Einbringung der Kohlenwasserstoffe vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 kann auf der Grundlage der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 erfolgen, wie hierin bereits beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Heizgerät 182 ohne Einbringen von Kohlenwasserstoffen aktiviert werden. In anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe vorgelagert oder nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden, ohne das Heizgerät 182 zu aktivieren.The introduction of the hydrocarbons upstream of the preheating oxidation catalyst 180 may be based on the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180, as previously described herein. In some embodiments, the heater 182 can be activated without introducing hydrocarbons. In other embodiments, the hydrocarbons may be introduced upstream or downstream of the preheating oxidation catalyst 180 without activating the heater 182 .

In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie ein SCR-Eingangstemperatursignal vom SCR-Temperatursensor 107 empfängt und daraus die SCR-Eingangstemperatur bestimmt. Die Steuerung 170 kann so konfiguriert werden, dass sie das Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 stoppt, sobald die Temperatur des SCR-Systems gleich oder höher als die obere Schwellentemperatur ist, zum Beispiel etwa 250 Grad Celsius. Die Steuerung 170 kann die Kohlenwasserstoffeinbringung, als Reaktion darauf, dass die Temperatur des SCR-Systems unter die obere Schwellentemperatur fällt, wieder starten. Sobald die Temperatur des Abgases und/oder des SCR-Systems 150 gleich oder größer als die Schwellentemperatur ist, kann die Steuerung 170 die Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112 anweisen, das Reduktionsmittel in das Abgas einzubringen.In some embodiments, the controller 170 may be configured to receive an SCR input temperature signal from the SCR temperature sensor 107 and determine the SCR input temperature therefrom. The controller 170 may be configured to stop introducing hydrocarbons into the preheating oxidation catalyst 180 or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst 180 once the temperature of the SCR system is equal to or greater than the upper threshold temperature, for example about 250 Centigrade. The controller 170 may restart hydrocarbon injection in response to the temperature of the SCR system falling below the upper threshold temperature. Once the temperature of the exhaust and/or the SCR system 150 is equal to or greater than the threshold temperature, the controller 170 may instruct the reductant delivery assembly 112 to introduce the reductant into the exhaust.

In einigen Ausführungsformen, in denen Kohlenwasserstoffe durch den Motor 10 oder die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 vorgelagert des Heizgeräts 182 eingebracht werden, kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 ausgeschlossen werden und die Vorwärmung des Abgases kann ausschließlich durch das Heizgerät 182 erfolgen. In solchen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie das Heizgerät 182 aktiviert und/oder die Einbringung von Kohlenwasserstoffen in das Abgas vorgelagert des Heizgeräts 182 unabhängig voneinander oder in Abhängigkeit voneinander bewirkt, wenn die SCR-Einlasstemperatur unter dem Temperaturschwellenwert liegt. Die Aktivierung oder Deaktivierung jedes der vorstehend genannten Elemente kann auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren basieren: SCR-Einlasstemperatur, Einlass- oder Betttemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, Einlass- oder Betttemperatur des primären Oxidationskatalysators, Stromrate des Abgases, Sauerstoffkonzentration im Abgas usw. In einigen Ausführungsformen kann das Heizgerät 182 ohne Einbringen von Kohlenwasserstoffen aktiviert werden. In anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe vorgelagert oder nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden, ohne das Heizgerät 182 zu aktivieren. Die Kohlenwasserstoffeinbringung kann auf der Grundlage der Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 erfolgen, wie hierin bereits beschrieben. Das Heizgerät 182 kann eine schnellere Kohlenwasserstoffeinbringung ermöglichen.In some embodiments where hydrocarbons are introduced by engine 10 or hydrocarbon introduction assembly 114 upstream of heater 182 , preheating oxidation catalyst 180 may be eliminated and exhaust preheating may be performed solely by heater 182 . In such embodiments, the controller 170 may be configured to activate the heater 182 and/or the introduction of hydrocarbons into the exhaust upstream of the heater 182 independently or in Interdependence caused when the SCR inlet temperature is below the temperature threshold. Activation or deactivation of each of the above items may be based on one or more of the following factors: SCR inlet temperature, preheating oxidation catalyst inlet or bed temperature, primary oxidation catalyst inlet or bed temperature, flow rate of the exhaust gas, oxygen concentration in the exhaust gas, etc. In some In embodiments, heater 182 may be activated without introducing hydrocarbons. In other embodiments, the hydrocarbons may be introduced upstream or downstream of the preheating oxidation catalyst 180 without activating the heater 182 . The hydrocarbon introduction may be based on the light-off temperature of the primary oxidation catalyst 120, as previously described herein. The heater 182 may allow for faster hydrocarbon injection.

2-6 sind Diagramme, die durch verschiedene Simulationen der Erhöhung der Abgastemperatur des durch ein Nachbehandlungssystem strömenden Abgases durch Vorwärmen des Abgases mit einem vorwärmenden Oxidationskatalysator erhalten wurden. Zum Beispiel zeigt 2 Diagramme, die Temperaturen eines Abgases zeigen, das von einem Motor beim Kaltstart ausgestoßen wurde, das ohne Vorwärmen des Abgases (Baseline SM) und das mit Vorwärmen durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC + SM) zu einem nachgelagerten SCR-System strömt. Die Temperaturen werden an einem Auslass eines in das Nachbehandlungssystem eingeschlossenen Filters gemessen. Die Temperatur des SCR-Systems kann während eines kalten FTP-Zyklus erheblich ansteigen, wie aus 2 hervorgeht. 2-6 12 are graphs obtained through various simulations of increasing the exhaust gas temperature of exhaust gas flowing through an aftertreatment system by preheating the exhaust gas with a preheating oxidation catalyst. For example shows 2 Graphs showing temperatures of an exhaust gas emitted by an engine at cold start, flowing without exhaust gas preheating (Baseline SM) and with preheating through a preheating oxidation catalyst (ccDOC + SM) to a downstream SCR system. Temperatures are measured at an outlet of a filter included in the aftertreatment system. The temperature of the SCR system can rise significantly during a cold FTP cycle, such as out 2 emerges.

3 sind Diagramme, welche Temperaturen eines Abgases zeigen, das von einem Motor beim Warmstart ausgestoßen wurde, das ohne Vorwärmen des Abgases (Baseline SM) und das mit Vorwärmen durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC + SM) zu einem nachgelagerten SCR-System strömt. Die Temperaturen werden am Auslass eines Filters gemessen (z. B. durch den SCR-Temperatursensor 107), der in das Nachbehandlungssystem eingeschlossen ist. Die Temperatur des SCR-Systems kann während eines warmen FTP-Zyklus erheblich ansteigen, wie aus 3 hervorgeht. 3 12 are graphs showing temperatures of an exhaust gas emitted from an engine at hot start, flowing without exhaust gas preheating (Baseline SM) and with preheating through a preheating oxidation catalyst (ccDOC + SM) to a downstream SCR system. Temperatures are measured at the outlet of a filter (e.g., by the SCR temperature sensor 107) included in the aftertreatment system. The temperature of the SCR system can increase significantly during a warm FTP cycle, such as out 3 emerges.

Die für die Kohlenwasserstoffdosierung gewählten Kriterien können einen erheblichen Einfluss auf das Temperaturprofil der nachgelagerten Nachbehandlungskomponenten haben. Der vorwärmende Oxidationskatalysator ermöglicht eine optimale Kohlenwasserstoffdosierung, die ein schnelleres Aufwärmen des SCR-Systems bei geringeren CO2-Emissionen ermöglicht. Ein Beispiel für eine etwas besser optimierte Kohlenwasserstoffdosierungsstrategie und wie sie die SCR-Einlasstemperatur eines SCR-Systems sowie die Leistung des SCR-Systems verbessert, ist in 4 und 5 dargestellt.The criteria chosen for hydrocarbon dosing can have a significant impact on the temperature profile of the downstream aftertreatment components. The pre-heating oxidation catalyst enables optimal hydrocarbon dosing, which enables faster warm-up of the SCR system with lower CO 2 emissions. An example of a slightly more optimized hydrocarbon dosing strategy and how it improves the SCR inlet temperature of an SCR system as well as the performance of the SCR system is given in 4 and 5 shown.

4 sind Diagramme, die den Anstieg der SCR-Einlasstemperatur im Laufe der Zeit durch ein Abgas zeigen, das von einem Motor beim Kaltstart ausgestoßen wurde, ohne dass das Abgas vorgewärmt wurde (A1), und mit dem Abgas, das durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgewärmt wurde (A5). 5 sind Diagramme, die den Anstieg der SCR-Einlasstemperatur im Laufe der Zeit durch ein Abgas zeigen, das von einem Motor beim Warmstart ausgestoßen wurde, ohne dass das Abgas vorgewärmt wurde (A1), und mit dem Abgas, das durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgewärmt wurde (A5). Wie aus 4 und 5 ersichtlich ist, zielt die für die Nachbehandlungsarchitektur A5 (Architektur mit vorwärmendem Oxidationskatalysator) verwendete optimierte Kohlenwasserstoffdosierungsstrategie speziell auf den Niedertemperaturbereich ab und trägt dazu bei, das SCR-System schneller aufzuwärmen. Ferner wird die Kohlenwasserstoffdosierung gestoppt, wenn die SCR-Einlasstemperatur gleich oder höher als etwa 250 Grad Celsius ist, wodurch die CO2-Menge, die in die Umwelt ausgestoßen wird, minimiert wird. 4 are graphs showing the increase in SCR inlet temperature over time by an exhaust gas emitted from an engine at cold start without the exhaust gas being preheated (A1) and with the exhaust gas preheated by the preheating oxidation catalyst (A5). 5 are graphs showing the increase in SCR inlet temperature over time by an exhaust gas emitted from an engine at hot start without the exhaust gas being preheated (A1) and with the exhaust gas preheated by the preheating oxidation catalyst (A5). How out 4 and 5 As can be seen, the optimized hydrocarbon dosing strategy used for the A5 aftertreatment architecture (preheating oxidation catalyst architecture) specifically targets the low temperature range and helps to warm up the SCR system faster. Further, hydrocarbon dosing is stopped when the SCR inlet temperature is equal to or greater than about 250 degrees Celsius, thereby minimizing the amount of CO 2 emitted to the environment.

Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen über den vorwärmenden Oxidationskatalysator im Nachbehandlungssystem mit vorwärmenden Oxidationskatalysator (A5) ermöglicht ein schnelleres Aufwärmen und bessere Temperaturen für das nachgelagerte SCR-System. Der prozentuale Anteil der Zeit, die oberhalb der DEF-Dosierschwellentemperatur verbracht wird, ist bei A5 höher als bei der Basisarchitektur A1, die den vorwärmenden Oxidationskatalysator nicht einschließt. Darüber hinaus führen höhere SCR-Betttemperaturen bei A5 im Vergleich zu A1 zu einer verbesserten SCR-NOx-Umwandlungseffizienz.Combustion of hydrocarbons over the preheat oxidation catalyst in the preheat oxidation catalyst aftertreatment system (A5) allows for faster warm-up and better temperatures for the downstream SCR system. The percentage of time spent above the DEF dosing threshold temperature is higher with A5 than with the base architecture A1, which does not include the prewarming oxidation catalyst. In addition, higher SCR bed temperatures result in improved SCR- NOx conversion efficiency in A5 compared to A1.

6 ist ein Balkendiagramm, das die NOx-Menge zeigt, die von einem Endrohr eines Nachbehandlungssystems emittiert wird, das den vorwärmenden Oxidationskatalysator nicht einschließt (herkömmliches ATS), eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließt (ccDOC + herkömmliches ATS), und eines Nachbehandlungssystems, das den vorwärmenden Oxidationskatalysator und ein Heizgerät einschließt, das betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist (2 kW Heizgerät + ccDOC + herkömmliches ATS). 6 12 is a bar graph showing the amount of NOx emitted from a tailpipe of an aftertreatment system that does not include the preheated oxidation catalyst (conventional ATS), an aftertreatment system that includes a preheated oxidation catalyst ( ccDOC + conventional ATS), and an aftertreatment system , which includes the preheated oxidation catalyst and a heater operatively coupled to the preheated oxidation catalyst (2 kW heater + ccDOC + conventional ATS).

Wie in 6 zu sehen ist, führt die Architektur aus ccDOC + herkömmlichem ATS mit dem optimierten Verfahren zur Kohlenwasserstoffdosierung zu einer Verringerung der Endrohr-NOx-Reduzierung um mehr als 60 % im Vergleich zum herkömmlichen ATS. Ferner wird durch den Einbau des Heizgeräts die Systemleistung weiter verbessert und der NOx-Ausstoß des Systems gesenkt. Die vom vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC) erzeugte Wärme trägt nicht nur zur NOx-Reduzierung über das SCR-System bei, sondern kann auch die Oxidation von Ruß im Filter unterstützen, wodurch das System passiver wird und die Notwendigkeit einer aktiven Hochtemperaturregeneration verringert wird. Daher kann die Nachbehandlungssystemarchitektur mit ccDOC ultraniedrige NOx-Werte am Systemausgang mit minimalen Kraftstoffverlusten sowie eine unterstützte passive Rußverbrennung ermöglichen.As in 6 As can be seen, the ccDOC + conventional ATS architecture with the optimized hydrocarbon dosing process results in a more than 60% reduction in tailpipe NO x reduction compared to conventional ATS. In addition, the installation of the heater further improves system performance and reduces system NO x emissions. The heat generated by the Preheating Oxidation Catalyst ( ccDOC ) not only contributes to NOx reduction via the SCR system, but can also aid in the oxidation of soot in the filter, making the system more passive and reducing the need for high-temperature active regeneration. Therefore, the aftertreatment system architecture with ccDOC can enable ultra-low NO x levels at the system exit with minimal fuel losses, as well as assisted passive soot combustion.

7 ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zum Steuern der Temperatur im Nachbehandlungssystem 100, welches das SCR-System 150, den primären Oxidationskatalysator 120 und den dem Oxidationskatalysator 180 vorgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator 120 einschließt, und auch das betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 gekoppelte Heizgerät 182 einschließen kann. Das Verfahren 200 wird zwar in Bezug auf das Nachbehandlungssystem 100 beschrieben, kann aber auch für jedes andere Nachbehandlungssystem verwendet werden, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließt. 7 12 is a schematic flow diagram of an example method 200 for controlling the temperature in the aftertreatment system 100, which includes the SCR system 150, the primary oxidation catalyst 120, and the primary oxidation catalyst 120 upstream of the oxidation catalyst 180, and also the heater operatively coupled to the preheating oxidation catalyst 180 182 may include. While method 200 is described in relation to aftertreatment system 100, it may be used with any aftertreatment system that includes a preheating oxidation catalyst.

Das Verfahren 200 schließt bei 202 das Bestimmen einer Temperatur des in das Nachbehandlungssystem eintretenden Abgases ein. Beispielsweise kann die Steuerung 170 die SCR-Einlasstemperatur auf der Grundlage eines Temperatursignals des SCR-Temperatursensors 107 bestimmen. Bei 204 bestimmt die Steuerung 170, ob die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt. Als Reaktion auf die Bestimmung, dass die Abgastemperatur über der Schwellentemperatur liegt (204:NEIN), kehrt das Verfahren 200 zu Vorgang 202 zurück.The method 200 at 202 includes determining a temperature of the exhaust gas entering the aftertreatment system. For example, the controller 170 may determine the SCR inlet temperature based on a temperature signal from the SCR temperature sensor 107 . At 204, the controller 170 determines whether the SCR inlet temperature is below the threshold temperature. The method 200 returns to operation 202 in response to determining that the exhaust gas temperature is above the threshold temperature (204:NO).

Wenn jedoch festgestellt wird, dass die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt (204:JA), schließt das Verfahren 200 in einigen Ausführungsformen ein, dass die Steuerung 170 bei 206 bestimmt, ob die Abgastemperatur gleich oder größer als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 ist. Als Reaktion darauf, dass die Steuerung 170 bestimmt, dass die Temperatur des Abgases über der Anspringtemperatur liegt (206:JA), geht das Verfahren 200 zu Vorgang 210 über, und die Steuerung 170 veranlasst, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingefügt werden (z. B. über den Motor 10 oder durch den ersten HC-Injektor 116a über die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114). Wenn die Steuerung 170 jedoch bestimmt, dass die Temperatur des Abgases unter der Anspringtemperatur liegt (206:NEIN), weist die Steuerung 170 bei 208 das Heizgerät 182 an, den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 beispielsweise zu erwärmen, bis die Temperatur des Abgases gleich oder höher als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 ist. Das Verfahren 200 fährt dann mit Vorgang 210 fort, wie zuvor hierin beschrieben. Die Steuerung 170 kann dann die Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112 anweisen, ein Reduktionsmittel in das Abgas einzubringen, das durch das Nachbehandlungssystem 100 strömt.However, if the SCR inlet temperature is determined to be below the threshold temperature (204:YES), in some embodiments the method 200 includes the controller 170 determining at 206 whether the exhaust gas temperature is equal to or greater than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180 is. In response to the controller 170 determining that the temperature of the exhaust gas is above the light-off temperature (206:YES), the method 200 proceeds to operation 210 and the controller 170 causes hydrocarbons to flow into the preheating oxidation catalyst 180 or into the Exhaust may be introduced upstream of the preheating oxidation catalyst 180 (eg, via the engine 10 or by the first HC injector 116a via the hydrocarbon introduction assembly 114). However, if the controller 170 determines that the temperature of the exhaust gas is below the light-off temperature (206:NO), the controller 170 instructs 208 the heater 182 to heat the preheating oxidation catalyst 180, for example, until the temperature of the exhaust gas is equal to or greater than is the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst 180 . The method 200 then proceeds to operation 210 as previously described herein. The controller 170 may then instruct the reductant delivery assembly 112 to introduce a reductant into the exhaust flowing through the aftertreatment system 100 .

Bei 212 bestimmt die Steuerung 170, ob die SCR-Einlasstemperatur (z. B. auf der Grundlage eines Temperatursignals von dem SCR-Temperatursensor 107) gleich oder größer als eine obere Schwellentemperatur ist (z. B. gleich oder größer als etwa 250 Grad Celsius). Als Reaktion darauf, dass die SCR-Einlasstemperatur unter der oberen Schwellentemperatur liegt (212:NEIN), kehrt das Verfahren 200 zu Vorgang 210 zurück, und die Steuerung 170 setzt die Einbringung von Kohlenwasserstoffen in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 fort. Wenn die Steuerung 170 jedoch bestimmt, dass die SCR-Einlasstemperatur gleich oder größer ist als die obere Schwellentemperatur (212:JA), stoppt die Steuerung 170 die Einbringung der Kohlenwasserstoffe bei 214, und das Verfahren 200 kehrt zu Vorgang 202 zurück.At 212, the controller 170 determines whether the SCR inlet temperature (eg, based on a temperature signal from the SCR temperature sensor 107) is equal to or greater than an upper threshold temperature (eg, equal to or greater than about 250 degrees Celsius ). In response to the SCR inlet temperature being below the upper threshold temperature (212:NO), the method 200 returns to operation 210 and the controller 170 suspends the introduction of hydrocarbons into the preheating oxidation catalyst 180 or into the exhaust gas upstream of the preheating Oxidation catalyst 180 continued. However, if the controller 170 determines that the SCR inlet temperature is equal to or greater than the upper threshold temperature (212:YES), the controller 170 stops introducing the hydrocarbons at 214 and the method 200 returns to operation 202.

Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hierin zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, darauf hinweisen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Veranschaulichungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).It should be noted that the term "example" as used herein to describe various embodiments is intended to indicate that such embodiments are possible examples, representations and/or illustrations of possible embodiments (and that such a term is not necessarily intended to be indicative). that such embodiments are exceptional or outstanding examples).

Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt“ und Ähnliches bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Eine solche Verbindung kann stationär (z. B. dauerhaft) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) sein. Eine solche Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente einstückig als ein einheitlicher Körper miteinander ausgebildet werden, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt werden.As used herein, the term "coupled" and the like means the direct or indirect joining of two elements together. Such a connection may be stationary (e.g., permanent) or moveable (e.g., removable or detachable). Such a connection can be achieved in that the two elements or the two elements and any other intermediate elements are integrally formed as a unitary body with each other, or in that the two elements or the two elements and any further intermediate elements are attached to each other.

Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „etwa“ im Allgemeinen plus oder minus 10 % des angegebenen Werts. Beispielsweise würde „etwa 0,5“ die Werte 0,45 und 0,55 einschließen, „etwa 10“ würde 9 bis 11 einschließen, „etwa 1000“ würde 900 bis 1100 einschließen.As used herein, the term "about" generally means plus or minus 10% of the specified value. For example, "about 0.5" would include the values 0.45 and 0.55, "about 10" would include 9 through 11, "about 1000" would include 900 through 1100.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zusätzlich versteht es sich, dass Merkmale aus einer hierin offenbarten Ausführungsform mit Merkmalen von anderen hierin offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden können, wie es einem Fachmann bekannt ist. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. It is important to note that the structure and arrangement of the various exemplary embodiments are for the purpose of illustration only. Although only some embodiments have been described in detail in this disclosure, upon reading this disclosure, those skilled in the art will readily recognize that many modifications are possible (e.g., variations in sizes, dimensions, structures, shapes and proportions of the various elements, values of parameters, mounting arrangements , use of materials, colors, orientations, etc.) without materially departing from the novel teachings and advantages of the subject matter described herein. Additionally, it is understood that features from one embodiment disclosed herein may be combined with features from other embodiments disclosed herein, as is known to a person skilled in the art. Other substitutions, modifications, changes, and omissions may also be made in the construction, operating conditions, and arrangement of the various exemplary embodiments without departing from the scope of the present invention.

Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Schutzumfangs einer der Erfindungen oder der Ansprüche verstanden werden, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen bestimmter Erfindungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführung beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Obwohl Merkmale vorstehend so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen wirksam sind und auch anfänglich als solche beansprucht sein können, können zudem ein oder mehrere Merkmale einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination herausgenommen werden, und die beanspruchte Kombination kann sich auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination beziehen.Although this specification contains many specific embodiment details, these should not be construed as limiting the scope of any of the inventions or the claims, but rather as descriptions of features specific to particular embodiments of particular inventions. Certain features described in this specification in the context of separate embodiments may also be implemented in combination in a single embodiment. In contrast, various features described in the context of a single implementation may be implemented in multiple implementations separately or in any suitable sub-combination. In addition, although features may be described above as operative in certain combinations and may also be initially claimed as such, one or more features of a claimed combination may in some cases be excluded from the combination and the claimed combination may extend to a sub-combination or variation of a sub-combination.

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Claims (20)

Nachbehandlungssystem zum Behandeln von einem durch einen Motor erzeugten Abgas, das Nachbehandlungssystem umfassend: eine Abgasleitung, die dazu konfiguriert ist, das Abgas aufzunehmen; einen vorwärmenden Oxidationskatalysator; einen primären Oxidationskatalysator, der dem primären Oxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist; ein selektives katalytisches Reduktionssystem, das in der Abgasleitung nachgelagert des primären Oxidationskatalysators angeordnet ist; und eine Steuerung, die konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems, und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt dass, Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht wird, wobei der vorwärmende Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, sodass die Temperatur des Abgases so erhöht wird, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.An aftertreatment system for treating an exhaust gas produced by an engine, the aftertreatment system comprising: an exhaust line configured to receive the exhaust gas; a preheating oxidation catalyst; a primary oxidation catalyst disposed downstream of the primary oxidation catalyst; a selective catalytic reduction system disposed in the exhaust passage downstream of the primary oxidation catalyst; and a controller configured to: determining a temperature of the exhaust gas at an inlet of the selective catalytic reduction system, and in response to the temperature of the exhaust gas at the inlet of the selective catalytic reduction system being below a threshold temperature, generating a hydrocarbon injection command configured to cause hydrocarbons to be introduced into the prewarming oxidation catalyst or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst is introduced, wherein the preheating oxidation catalyst is configured to catalyze combustion of the injected hydrocarbons such that the temperature of the exhaust gas is increased above the threshold temperature. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie bewirkt, dass die Kohlenwasserstoffe als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, eingebracht werden.aftertreatment system claim 1 wherein the controller is configured to cause the hydrocarbons to be introduced in response to the temperature of the exhaust gas being greater than the preheating oxidation catalyst light-off temperature. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Heizgerät, das betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie das Heizgerät selektiv aktiviert, wenn die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.aftertreatment system claim 2 , further comprising a heater operatively coupled to the preheating oxidation catalyst, wherein the controller is configured to selectively activate the heater when the temperature of the exhaust gas is less than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Einbringen der Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator.aftertreatment system claim 1 , wherein the controller is further configured to: in response to the temperature of the exhaust gas reaching a light-off temperature of the primary oxidation catalyst but still being below the threshold temperature, introducing the hydrocarbons into the primary oxidation catalyst or into the exhaust gas between the preheating oxidation catalyst and the primary oxidation catalyst. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum: als Reaktion auf den Anstieg der Temperatur des selektiven katalytischen Reduktionssystems auf oder über eine obere Schwellentemperatur, die größer als die Schwellentemperatur ist, Stoppen der Einbringung der Kohlenwasserstoffe.aftertreatment system claim 1 wherein the controller is further configured to: stop introducing the hydrocarbons in response to the temperature of the selective catalytic reduction system increasing to or above an upper threshold temperature that is greater than the threshold temperature. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das selektive katalytische Reduktionssystem einen vorgelagerten Katalysator und einen nachgelagerten Katalysator, der dem vorgelagerten Katalysator nachgelagert ist, umfasst.aftertreatment system claim 1 wherein the selective catalytic reduction system comprises an upstream catalyst and a downstream catalyst downstream of the upstream catalyst. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 6, wobei der vorgelagerte Katalysator einen FeZ-Katalysator umfasst.aftertreatment system claim 6 , wherein the upstream catalyst comprises an FeZ catalyst. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 6, wobei der nachgelagerte Katalysator einen CuZ-Katalysator umfasst.aftertreatment system claim 6 , wherein the downstream catalyst comprises a CuZ catalyst. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Kohlenwasserstoffe über eine im Nachbehandlungssystem eingeschlossene Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe und/oder über den Motor eingebracht werden.aftertreatment system claim 1 wherein the hydrocarbons are introduced via a hydrocarbon introduction assembly included in the aftertreatment system and/or via the engine. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der vorwärmende Oxidationskatalysator eine Anspringtemperatur aufweist, die niedriger ist als eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators.aftertreatment system claim 1 , wherein the preheating oxidation catalyst has a light-off temperature that is lower than a light-off temperature of the primary oxidation catalyst. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Kohlenwasserstoffinjektor, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgelagert angeordnet ist; und einen zweiten Kohlenwasserstoffinjektor, der zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator angeordnet ist.aftertreatment system claim 1 , further comprising: a first hydrocarbon injector positioned upstream of the preheating oxidation catalyst; and a second hydrocarbon injector positioned between the preheating oxidation catalyst and the primary oxidation catalyst. Verfahren zum Steuern der Vorgänge eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator nachgelagerten primären Oxidationskatalysator und ein dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnetes selektives katalytisches Reduktionssystem umfasst, das Verfahren umfassend: Bestimmen, durch eine Steuerung, einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems; und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen, durch die Steuerung, eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht werden, wobei der vorwärmende Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, sodass die Temperatur des Abgases so erhöht wird, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.A method for controlling the operations of an aftertreatment system comprising a prewarming oxidation catalyst, a primary oxidation catalyst downstream of the prewarming oxidation catalyst, and a selective catalytic reduction system downstream of the primary oxidation catalyst, the method comprising: determining, by a controller, a temperature of the exhaust gas at an inlet of the selective catalytic reduction system; and in response to the temperature of the exhaust gas at the inlet of the selective catalytic reduction system being below a threshold temperature, generating, by the controller, a command to introduce hydrocarbons so configured is adapted to cause hydrocarbons to be introduced into the preheating oxidation catalyst or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst, the preheating oxidation catalyst being configured to catalyze the combustion of the introduced hydrocarbons such that the temperature of the exhaust gas is increased so that that it is above the threshold temperature. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einbringen der Kohlenwasserstoffe durch die Steuerung bewirkt wird, wenn die Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.procedure after claim 12 wherein the introduction of the hydrocarbons is effected by the controller when the temperature of the exhaust gas is higher than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät umfasst, das betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, und wobei das Verfahren ferner umfasst: Bewirken der Aktivierung des Heizgeräts durch die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.procedure after Claim 13 wherein the aftertreatment system further comprises a heater operatively coupled to the preheating oxidation catalyst, and wherein the method further comprises: causing the controller to activate the heater in response to the temperature of the exhaust gas being less than the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst . Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Bewirken der Einbringung der Kohlenwasserstoffe, durch die Steuerung, in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator.procedure after claim 12 , further comprising: in response to the temperature of the exhaust gas reaching a light-off temperature of the primary oxidation catalyst but still being below the threshold temperature, causing the introduction of the hydrocarbons, through the controller, into the primary oxidation catalyst or into the exhaust gas between the preheating oxidation catalyst and the primary oxidation catalyst. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: als Reaktion auf den Anstieg der Temperatur des selektiven katalytischen Reduktionssystems auf oder über eine obere Schwellentemperatur, die größer als die Schwellentemperatur ist, Stoppen, durch die Steuerung, der Einbringung der Kohlenwasserstoffe.procedure after claim 12 , further comprising: in response to the temperature of the selective catalytic reduction system increasing to or above an upper threshold temperature greater than the threshold temperature, stopping, by the controller, introduction of the hydrocarbons. Steuerung zum Steuern der Vorgänge eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator nachgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator und ein dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnetes selektives katalytisches Reduktionssystem umfasst, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems; und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht werden, wobei der vorwärmende Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, sodass die Temperatur des Abgases so erhöht wird, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.A controller for controlling operations of an aftertreatment system that includes a prewarming oxidation catalyst, a primary oxidation catalyst downstream of the prewarming oxidation catalyst, and a selective catalytic reduction system downstream of the primary oxidation catalyst, the controller being configured to: determining a temperature of the exhaust gas at an inlet of the selective catalytic reduction system; and in response to the temperature of the exhaust gas at the inlet of the selective catalytic reduction system being below a threshold temperature, generating a hydrocarbon injection command configured to cause hydrocarbons to be introduced into the preheating oxidation catalyst or into the exhaust gas upstream of the preheating oxidation catalyst are introduced, wherein the preheating oxidation catalyst is configured to catalyze the combustion of the introduced hydrocarbons such that the temperature of the exhaust gas is increased such that it is above the threshold temperature. Steuerung nach Anspruch 17, wobei die Steuerung den Befehl zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen als Reaktion darauf erzeugt, dass eine Temperatur des Abgases über der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators liegt.control after Claim 17 wherein the controller generates the hydrocarbon induction command in response to a temperature of the exhaust gas being above the preheating oxidation catalyst light-off temperature. Steuerung nach Anspruch 18, wobei das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät umfasst, das betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, zum: selektiven Aktivieren des Heizgeräts als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases unter der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators liegt.control after Claim 18 wherein the aftertreatment system further comprises a heater operatively coupled to the preheating oxidation catalyst, and wherein the controller is further configured to: selectively activate the heater in response to the temperature of the exhaust gas being below the light-off temperature of the preheating oxidation catalyst. Steuerung nach Anspruch 18, ferner konfiguriert zum: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Bewirken der Einbringung der Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator.control after Claim 18 , further configured to: in response to the temperature of the exhaust gas reaching a light-off temperature of the primary oxidation catalyst but still being below the threshold temperature, causing the introduction of the hydrocarbons into the primary oxidation catalyst or into the exhaust gas between the preheating oxidation catalyst and the primary oxidation catalyst .
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